探析高层建筑供配电技术方案及可靠性

齐建刚

【摘要】近年来，我国告诉发展的经济带动了建筑行业的发展。然而，我国的城市资源有限，土地十分紧缺，在这种矛盾下我国的建筑开始向高层发展，可是快速发展的高层建筑为其相关配套系统带来了新的难题，其中最为突出的就是供电系统的问题。本文首先介绍了高层建筑的负荷与供配电特点，然后探讨了供配电技术方案，最后对可靠性进行分析。

【关键词】高层建筑，供配电，方案，可靠性

我国正在大力进行的高层建筑，既是为了缓解建筑需要与土地紧张的矛盾，也是为了改善我国的城市风貌，使百姓获得更好的居住体验。高层建筑较传统的建筑形式更容易发生质量事故，供电系统的失灵和破损就是最为主要的原因。因此，提高高层建筑的质量就一定要提高高层供电系统的安全可靠性。

1、高层建筑的负荷与供配电特点

1.1高层建筑及其负荷的可靠性分级

现代高层建筑几乎集中了各种现代化的电气设施和技术，具备诸多安全和服务系统。各类负荷的运行特点和重要程度不同，对供电的可靠性要求也各不相同.对于高层建筑供用电的负荷容量我国《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）中规定：根据居住区内建筑物及配套设施负荷性质不同分为一、二、三级负荷.一级负荷包括：高级住宅的电梯、泵房、消防设施、应急照明用电等；19层及以上居住类建筑的电梯、泵房、消防设施、应急照明用电等；Ⅰ类汽车库、机械停车设备以及采用升降梯作车辆疏散出口的升降梯用电；建筑面积大于5000m2的人防工程.二级负荷包括：10层至18层居住类建筑的电梯、泵房、消防设施、应急照明用电等；Ⅱ、Ⅲ类汽车库；建筑面积小于或等于5000m2的人防工程；区域性的增压泵房、智能化系统网络中心等。三级负荷是指其他不属于上述一级或二级的负荷。

1.2供电可靠性要求

由于高层建筑存在着一、二级负荷，因此高层建筑配电系统的供电电源应有两个独立的回路供电或采用一条回路电源和备用电源（发电机）供电。高层建筑一级负荷的逻辑联锁必须且重要。《城市电力网规划设计导则（试行）》（能源电[1993]228号）第五节第134条、第135条《高层建筑用户》中提出：10层及10层以上的住宅建筑（包括底层设置商业服务网点的住宅）以及高度超过24m的其他民用建筑应备有保安备用电源，必要时还应自备发电机组等以作为紧急备用。当其中一路电源失电时，母线联络开关自动投入，以保证大多数用电负荷的正常供电。当两路10kV电源均失电时，自备应急发电机组自动启动，并在30s内投入低压母线供电，以保证供电的可靠性。

1.3用电设备多

由于高层建筑复杂的空间跨度以及各种立足于城市生活的功能设施，使得高层建筑较之于传统建筑需要更多的用电设备。这些用电设备主要分为三种类型：照明设备、通风设备、自动化设施。高层建筑由于其特殊的功能，需要更为复杂和更为多样的照明设施，这些照明设施通常分为两大类：室内照明和楼面照明。高层建筑尤其是用作商业和酒店的综合体，需要在原有照明系统上增加一部分辅助设施作为建筑整体的外部灯光造型体系，这使得供电系统需要在更多隐蔽工程的位置进行更为周密的布置，即为系统设计增加了难度，也为施工带来了不便。

这些地方在建筑整体完成之后，很难进行后续的施工维护，一旦发生故障，整体功能不容易在短时间内恢复。高层建筑的通风设施也更为复杂，需要地上和地下两部分通风系统。供电系统需要围绕通风设施进行更为细致的设计。高层建筑综合体中往往存在比较多的自动化设施，这些自动化设施需要更为灵敏稳妥的电力供应，比如监控系统和电梯系统，是建筑功能的重要组成部分，常常因为供电问题导致失灵，在进行电路设计的同时需要更进一步的进行辅助电力维护，以免影响建筑的使用功能。

2、高层建筑供配电系统的设计方案

2.1电源的合理布置

电源的布置应该合理适宜，这和建筑主体的施工不同，施工中为了确保安全往往在原有设计的基础之上进行多余的配料和布置，但电力系统的布置应该以此为忌，如果供电的电源电压大于实际的建筑需求，就会容易因为过大的电流引发火灾。设计者应该充分考虑建筑实际的用电负荷，二级负荷的供电系统应该采用两个回路进行电流的引导，防止局部发热而引起火灾。如果建筑需要一级负荷的供电，建筑内部就应该设置两个供电电源，防止因为一个电源的失灵而导致供电回路的中断。在一些城市特定的商圈建造的高层综合体，内部商场、酒店、娱乐设施较为密集，建筑单位还应该设置应急电源，防止因为一时的电力间断遭受经济损失。

2.2供电电源电压及主结线

高层建筑由于用电负荷较大，它一般采用高压来供电，供电电压国内多为10KV（香港地区11KV，日本22KV，美国13.8KV）。高压供电系统主结线一般多采用单母线制。单母线制主要特点是结构简单，需用的设备少，投资省，经济性好，因而一般高层建筑及工矿企业采用较多。

2.3有关用电负荷的计算问题

对于高层的电负荷计算目前尚无一个权威而准确的计算方法，国内外大都是采用需要系数法或变形的需要系数法及单位容量法等。

2.4变压器的选择

现在高层建筑中使用大容量变压器（单机容量超过1600KVA）已非少见，相对而言，大容量变压器效率较高，但投入时涉及的负荷面一也宽，因此，科学地综合各种因素，再根据各相关专业的用电要求，适当的确定变压器单机容量及其台数是很有必要的。一般说来，根据空调设备的分组来设置专用的变压器是比较合适的，这样就可随着空调机组的投切来投切相应的变压器，从而取得良好的经济效益。

2.5变配电所位置的选择

城市土地紧张，高层建筑辅助设施用房如换热站、空调机房、水泵房、厨房等而这些机电设备的用电量很大，变电所进楼后靠近这些电机设备，以缩短供电线路，减少电能损失，同时为保证对高层部分供电干线的最大压降不超过允许值，变电所的设置地点应有所选择。住宅小区可设独立式配变电所，也可附设在建筑物内或选用户外预装式变电所。一般来说，变电所的选址有以下几种：①在地下室和最高层设变电站；②分别在地下室、最高层和中间层设变电站；③僅在中间层设变电站。

3、提高供电线路的可靠性

3.1选用合理的供电系统连接设备

供电系统的连接设备主要包括导线和其相关配套设备。在进行供电系统的布局设计时，要根据建筑的实用功能合理的选择导线，这个过程要对后续的扩大电流留有充分的发展余地。由于高层建筑的房地产营销策略，很多高层建筑的使用功能不能在初始阶段得到充分的发挥。一些用于商业和办公的高层建筑在建设完成后招商还没有结束，这就为建筑的使用功能带来较大的变数，用电需求也相应的产生变化，如果前期的电力系统布置不够合理，就会使得整个建筑物的电力供应处于满负荷的状态，造成火灾隐患。设计者要选择能够充分保障建筑安全的导线，防止由于电流的热量效应而发生老化熔断。与导线

相配套的发电设备也要充分适应建筑功能的变化，在设计中留有提升的余地。

3.2选择盡可能安全的接地方式

想要提高供电系统的安全稳定性，最重要的就是进行更为安全的接地系统设置。在高层建筑中，接地系统比以前更为复杂，常常是保护接地和工作接地都合在一处，进行接地系统的整合。首先接地系统的整体电阻要小于我国规定的4Ω国家标准，其次可以结合建筑物的建造基础，如果基础中的钢筋等结构原料可以满足电阻的要求，就能够以此为基础进行人工接地系统的铺设，将不同高层建筑的基础连成一个接地网，加强了相互供应，大大提高了供电系统的安全稳定性。

3.3变电所位置的合理设置

高层建筑的变电所要在设置过程中尽可能的靠近电源，并回避使用过程中的震动。值得注意的是，变电所的设备容易受到环境的影响，在安装设置的过程中不能安装在浴室、厕所等的下方，防止受到水汽和潮气侵扰，带来使用的可靠性下降。

结语

供电系统是高层建筑的功能基础，需要从业人员不断探究，应当根据相应的设计规范，对高层建筑的供配电技术方案进行合理的设计，从根本上保证高层建筑的质量安

参考文献

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